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2021-12-23

RFEM 6 中的冲切设计

对于集中荷载或反力作用的楼板,应按照 EN 1992-1-1 进行冲切设计。 进行抗冲切承载力设计的节点(即存在冲切问题的节点)称为冲切节点。 在这些节点上的集中荷载可以通过柱、集中力或节点支座来引入。 板件上的线荷载引入末端也被认为是集中荷载,因此在墙末端、墙角以及线荷载和线支座的末端或拐角处的抗剪承载力也应进行控制。

控制周长

冲切验算在基本控制区域内进行,检查作用剪力 vEd是否超过抗剪力 vRd 。 根据 EC 2 [1]第 6.4.2 章,楼板的控制周长位于距荷载作用点 2 倍楼板有效深度 (d) 的位置。

柱的尺寸以及板的洞口会影响控制的周边几何形状,并且应在距离荷载面 6 d 范围内加以考虑。 预先定义所有洞口(即在有限元分析期间)非常重要,这样程序可以自动识别它们并将它们考虑到冲切设计中,如图1所示。

RFEM 6 中的冲切设计参数

假设已经激活了混凝土设计模块,那么在 RFEM 6 中可以通过勾选冲切节点的设计属性中的冲切设计框来初始化冲切设计(图 2)。 可以选择所有出现冲切问题的节点,然后同时激活所有节点的冲切设计。 或者,可以在混凝土设计表的输入数据中选择冲切节点进行设计(图3)。

所选节点的冲切设计参数可以在混凝土设计承载能力限制中定义(图4)。 因此,可以在最终配置的“冲切”选项卡中设置冲切荷载、考虑控制区域内非对称剪力分布的荷载增量系数 β 和最小钢筋间距(图 5)。

对于墙,冲切荷载是指在临界周长上的剪力(平滑或非平滑),而对于柱,冲切荷载可以是在临界周长上的剪力(平滑或非平滑),也可以是来自柱、荷载、或节点支座。

根据 EN 1992-1-1 [1]的荷载增量系数可以通过考虑全塑性剪切分布(如图 6 所示)或通过常数系数进行估算。 它也可以由扇形模型确定或由用户定义。

RFEM 6 中的冲切剪切设计

假设已经定义了冲切设计参数,则可以进行混凝土设计(包括冲切)。 首先,可以只考虑已经设置到面的纵向钢筋进行设计(图7)。 只考虑该配筋进行混凝土设计后,所有相关节点的抗冲切承载力设计比率都可以在图形和表格中显示(图 8)。

冲切节点上的承载力系数实际上是根据[1]中 6.4.4 (1) 确定的无抗剪钢筋的冲切抗剪承载力 vRd,c与在线计算的最大施加剪应力 vEd之间的比较。使用章节 6.4.3 (3), 式(38). 这些公式以及整个计算过程都可以在图9所示的设计检查细节中找到。

如果 vEd ≤ vRd,c ,则满足无附加抗冲切配筋的冲切剪力;否则,必须定义附加配筋。 对于后一种情况,可以在板的受拉侧定义附加纵向钢筋。

对于本例中的板,这将通过在顶部定义附加纵向钢筋来完成,如图 10 所示。 定义的钢筋可以分配给一个节点,然后可以使用常用的“复制”功能轻松复制到所有冲切节点(图11)。 然后在计算抗剪承载力时会自动考虑以这种方式分配的钢筋。

计算结果既可以以图形方式显示,也可以在“混凝土设计”表中显示。 如果在没有附加冲切配筋的情况下仍不满足抗冲切承载力设计,则可以通过应用最大允许纵向配筋率 ρ 来增加纵向配筋。 但是,如果在没有冲切配筋的情况下无法进行冲切设计 (vRd,c ≤ vEd ),则会计算最大冲切抗剪承载力 vRd,max并自动进行设计验算。

通过导航器的结果选项卡可以显示冲切所需的配筋量(图12)。 如果用户对计算中使用的冲切荷载感兴趣,可以在导航器的结果选项卡中显示,如图 13 所示。

最后说明

RFEM 6 的冲切设计包含在混凝土设计模块中,可以通过在冲切节点的编辑窗口中勾选冲切设计来进行初始化。 激活设计属性后,冲切设计参数(例如冲切荷载、荷载增量系数 β 和最小钢筋间距)可以在混凝土设计的极限配置中定义。

可以根据其他设计类型提供的纵向钢筋进行混凝土设计。 如果不满足无附加冲切配筋的冲切承载力设计(vRd,c ≤ vEd ),则可以在板的受拉侧分配附加纵向钢筋。 这样就可以计算出最大抗冲切承载力 vRd,max ,并自动进行验算。


作者

Kirove 女士的职责是撰写技术文章并为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。

链接
参考
  1. EN 1992-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2004